Ο Νίκος Χατζηκυριάκος-Γκίκας γεννήθηκε το 1906 στην Αθήνα. Η μητέρα του, μέλος της επιφανούς οικογένειας Γκίκα, καταγόταν από το νησί της Ύδρας, όπου ο νεαρός Νίκος πέρασε αρκετό χρόνο στα νιάτα του. Το νησιωτικό τοπίο και οι χρωματικοί συνδυασμοί του επηρέασαν την ευαίσθητη ματιά του και αποτέλεσαν πηγή έμπνευσης για τα μελλοντικά ζωγραφικά του έργα. Οι γονείς του Νίκου τον έστειλαν το 1917 να σπουδάσει ζωγραφική κοντά στον Βασίλη Μαγιάση και το 1921 κοντά στον Κωνσταντίνο Παρθένη, αφότου το σχολείο του τον παρακίνησε να επανεξετάσει την ακαδημαϊκή του πορεία. Μετά την αποφοίτησή του από το λύκειο το 1922, ο Χατζηκυριάκος-Γκίκας εγγράφηκε στη Φιλοσοφική Σχολή του Πανεπιστημίου Αθηνών. Ωστόσο διέκοψε τις σπουδές του στο πανεπιστήμιο και μετοίκησε τον επόμενο χρόνο στο Παρίσι. Στη γαλλική πρωτεύουσα επισκεπτόταν συχνά τη Σορβόννη, όπου παρακολουθούσε μαθήματα γαλλικής και ελληνικής λογοτεχνίας και αισθητικής. Το 1924, μεταπήδησε στην Académie Ranson.
Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, συμμετείχε στις πρώτες του ομαδικές εκθέσεις, ενώ παρέθεσε την πρώτη του ατομική έκθεση το 1927 στην γκαλερί Percier στο Παρίσι. Την επόμενη χρονιά συμμετείχε στην πρώτη του έκθεση στη γενέτειρά του, την Αθήνα, στο πλευρό του γλύπτη Μιχάλη Τόμπρου στην γκαλερί Στρατηγοπούλου.
Ο Χατζηκυριάκος-Γκίκας εμπνεύστηκε από τον ευρωπαϊκό μοντερνισμό της δεκαετίας του 1930, στον οποίο υπάγονταν ρεύματα όπως ο κυβισμός και ο κονστρουκτιβισμός, ενώ κατάφερε να οικειοποιηθεί αυτά τα στιλ στα θέματα και τις πλούσιες χρωματικές παλέτες που εμπνεόταν από την Ύδρα, συνδυάζοντας τη γεωμετρία με το ζεστό φως και την αρχιτεκτονική αισθητική.
Το 1935 ο Χατζηκυριάκος-Γκίκας διαφοροποίησε τον τρόπο εργασίας του. Εξερεύνησε ταυτόχρονα τη γλυπτική, την υφαντική, την εικονογράφηση, τη χαρακτική και τη γραφή. Μαζί με τους Δημήτρη Πικιώνη, Σωκράτη Καραντινό και Τ. Κ. Παπατσώνη, εξέδωσε το περιοδικό Το Τρίτο Μάτι. Άρχισε επίσης να σχεδιάζει θεατρικά κοστούμια για έργα όπως το Όπως Σας Αρέσει του Ουίλιαμ Σέξπιρ (Θέατρο Κοτοπούλη) και Η ζήλια του Μπαρμπουιγέ του Μολιέρου («Νέα Δραματική Σχολή» του Σ. Καραντινού, 1938). Ο καλλιτέχνης γινόταν όλο και παραγωγικός, γράφοντας ακαδημαϊκά κείμενα που δημοσιεύτηκαν σε πολλές ελληνικές εφημερίδες και περιοδικά. Μετά τον πόλεμο, η ακαδημαϊκή γραφή τού άνοιξε τον δρόμο για την ακαδημαϊκή διδασκαλία και την καθηγεσία. Από το 1945 έως το 1958 δίδαξε στη Σχολή Αρχιτεκτόνων Μηχανικών του ΕΜΠ. Το 1982 εξελέγη επίτιμος διδάκτωρ του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης· το 1987 επίτιμο μέλος της Βρετανικής Βασιλικής Ακαδημίας Τεχνών· και το 1991 επίτιμος διδάκτωρ της Φιλοσοφικής Σχολής του Πανεπιστημίου Αθηνών.
Το 1986 ο Χατζηκυριάκος-Γκίκας δώρισε 46 έργα του στην Εθνική Πινακοθήκη Αθηνών και το 1991 δώρισε το τριώροφο σπίτι του στο Μουσείο Μπενάκη για να φιλοξενηθεί εκεί η Πινακοθήκη Νίκου Χατζηκυριάκου-Γκίκα και να λειτουργήσει ως παράρτημα του Μουσείου Μπενάκη.
Στο έργο του έχουν αφιερωθεί πολλές ρετροσπεκτίβες, όπως: στο Βρετανικό Συμβούλιο, Αθήνα (1946), στο Whitechapel, Λονδίνο (1968), στην Εθνική Πινακοθήκη Αθηνών, Ελλάδα (1973), στην γκαλερί Τρίτο Μάτι, Αθήνα, Ελλάδα (1984), στο Μακεδονικό Μουσείο Σύγχρονης Τέχνης, Θεσσαλονίκη, Ελλάδα (1987), στη Βασιλική Ακαδημία Τεχνών, Λονδίνο (1988). Μετά τον θάνατό του διοργανώθηκαν οι ακόλουθες αναδρομικές εκθέσεις: στο Μουσείο Μπενάκη, Αθήνα, Ελλάδα (2006) και στο Μουσείο Σύγχρονης Τέχνης Άνδρου, Ελλάδα (2011).
Ο Χατζηκυριάκος-Γκίκας έφυγε από τη ζωή το 1994.